ABS的基本工作原理與故障診斷

一、ABS防抱制動(dòng)系統(tǒng)系統(tǒng)概述 
隨著世界汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，舒適性日益成為人們選購(gòu)汽車的重要依據(jù)。目前廣泛采用的防抱制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）使人們對(duì)安全性要求得以充分的滿足。

汽車制動(dòng)防抱系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為ABS，是提高汽車被動(dòng)安全性的一個(gè)重要裝置。有人說制動(dòng)防抱系統(tǒng)是汽車安全措施中繼安全帶之后的又一重大進(jìn)展。汽車制動(dòng)系統(tǒng)是汽車上關(guān)系到乘客安全性最重要的二個(gè)系統(tǒng)之一。隨著世界汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車的安全性越來越為人們重視。汽車制動(dòng)防抱系統(tǒng)，是提高汽車制動(dòng)安全性的又一重大進(jìn)步。

ABS防抱制動(dòng)系統(tǒng)由汽車微電腦控制，當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí)，它能使車輪保持轉(zhuǎn)動(dòng)，從而幫助駕駛員控制車輛達(dá)到安全的停車。這種防抱制動(dòng)系統(tǒng)是用速度傳感器檢測(cè)車輪速度，然后把車輪速度信號(hào)傳送到微電腦里，微電腦根據(jù)輸入車輪速度，通過重復(fù)地減少或增加在輪子上的制動(dòng)壓力來控制車輪的打滑率，保持車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。在制動(dòng)過程中保持車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，不但可保證控制行駛方向的能力，而且，在大部分路面情況下，與抱死〔鎖死〕車輪相比，能提供更高的制動(dòng)力量。

ABS與常規(guī)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)相比有三個(gè)顯著的擾點(diǎn)：

1.車輛控制--裝備有ABS的汽車駕駛員在緊急制動(dòng)過程中，保持著很大程度的操縱控制。在緊急制動(dòng)過程中，用標(biāo)淮的液壓制動(dòng)器產(chǎn)生的打滑使駕駛員失去對(duì)車輛的控制。ABS恢復(fù)穩(wěn)定性并使駕駛員恢復(fù)對(duì)車輛的控制。

2.減少浮滑現(xiàn)象--潮濕、光滑道路和抱死車輛縱使形成被稱為浮滑現(xiàn)象的狀態(tài)，當(dāng)車輛駕駛員行駛在具有一層水和油薄模的路面之上時(shí)，出現(xiàn)與浮滑現(xiàn)象相仿。由于ABS減少了車輪抱死的機(jī)會(huì)，因此，也減少了制動(dòng)過程中出現(xiàn)浮滑現(xiàn)象的機(jī)會(huì)。改善了輪胎的磨損--使用ABS防止車輪抱死，消除了在緊急制動(dòng)過程中輪胎平斑的可能性。

二、ABS發(fā)展歷程

ABS系統(tǒng)的發(fā)展可以追溯到本世紀(jì)初期，早在1928年制動(dòng)防抱理論就被提出，在30年代機(jī)械式制動(dòng)防抱系統(tǒng)就開始在火車和飛機(jī)上獲得應(yīng)用，博世（BOSCH）公司在1936年第一個(gè)獲得了用電磁式車輪轉(zhuǎn)速傳感器獲取車輪轉(zhuǎn)速的制動(dòng)防抱系統(tǒng)的專利權(quán)。

進(jìn)入50年代，汽車制動(dòng)防抱系統(tǒng)開始受到較為廣泛的關(guān)注。福特（FORD）公司曾于1954年將飛機(jī)的制動(dòng)防抱系統(tǒng)移置在林肯（LINCOIN）轎車上，凱爾塞·海伊斯（KELSEHAYES）公司在1957年對(duì)稱為"AUTOMATIC"的制動(dòng)防抱系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明制動(dòng)防抱系統(tǒng)確實(shí)可以在制動(dòng)過程中防止汽車失去方向控制，并且能夠縮短制動(dòng)距離；克萊斯勒（CHRYSLER）公司在這一時(shí)期也對(duì)稱為"SKID CONTROL"的制動(dòng)防抱系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。由于這一時(shí)期的各種制動(dòng)防抱系統(tǒng)采用的都是機(jī)械式車輪轉(zhuǎn)速傳感器的機(jī)械式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置，因此，獲取的車輪轉(zhuǎn)速信號(hào)不夠精確，制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)的適時(shí)性和精確性也難于保證，控制效果并不理想。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子控制制動(dòng)防抱系統(tǒng)的發(fā)展成為可能。在60年代后期和70年代初期，一些電子控制的制動(dòng)防抱系統(tǒng)開始進(jìn)入產(chǎn)品化階段。凱爾塞·海伊斯公司在1968年研制生產(chǎn)了稱為"SURE TRACK"兩輪制動(dòng)防抱系統(tǒng),該系統(tǒng)由電子控制裝置根據(jù)電磁式轉(zhuǎn)速傳感器輸入的后輪轉(zhuǎn)速信號(hào)，對(duì)制動(dòng)過程中后輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行判定，通過控制由真空驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置對(duì)后制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，并在1969年被福特公司裝備在雷鳥（THUNDERBIRD）和大陸·馬克III（CONTINENTALMKIII）轎車上。

克萊斯勒公司與本迪克斯（BENDIX）公司合作研制的稱為"SURE-TRACK"的能防止4個(gè)車輪被制動(dòng)抱死的系統(tǒng)，在1971年開始裝備帝國(guó)（IMPERIAL）轎車，其結(jié)構(gòu)原理與凱爾塞·海伊斯的"SURE-TRACK"基本相同，兩者不同之處，只是在于兩個(gè)還是四個(gè)車輪有防抱制動(dòng)。博世公司和泰威士（TEVES）公司在這一時(shí)期也都研制了各自第一代電子控制制動(dòng)防抱系統(tǒng)，這兩種制動(dòng)防抱系統(tǒng)都是由電子控制裝置對(duì)設(shè)置在制動(dòng)管路中的電磁閥進(jìn)行控制，直接對(duì)各制動(dòng)輪以電子控制壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。

別克（BUICK）公司在1971年研制了由電子控制裝置自動(dòng)中斷發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，以減小發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，防止驅(qū)動(dòng)車輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)防抱轉(zhuǎn)系統(tǒng).

瓦布科（WABCO）公司與奔馳（BENZ）公司合作，在1975年首次將制動(dòng)防抱系統(tǒng)裝備在氣壓制動(dòng)的載貸汽車上。

這一時(shí)期的各種ABS系統(tǒng)都是采用模擬式電子控制裝置，由于模擬式電子控制裝置存在著反應(yīng)速慢、控制精度低、易受干擾等缺陷，致使各種ABS系統(tǒng)均末達(dá)到預(yù)期的控制效果，所以，這些防抱控制系統(tǒng)很快就不再被采用了。

進(jìn)入70年代后期，數(shù)字式電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，為ABS系統(tǒng)向?qū)嵱没�發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。博世公司在1978年首先推出了采用數(shù)字式電子控制裝置的制動(dòng)防泡系統(tǒng)--博世ABS2，并且裝置在奔馳轎車上，由此揭開了現(xiàn)代ABS系統(tǒng)發(fā)展的序幕。盡管博世ABS2的電子控制裝置仍然是由分離元件組成的控制裝置，但由于數(shù)字式電子控制裝置與模擬式電子控制裝置相比，其反應(yīng)速度、控制精度和可靠性都顯著提高，因此，博世ABS2的控制效果己相當(dāng)理想。從此之后，歐、美、日的許多制動(dòng)器專業(yè)公司和汽車公司相繼研制了形式多詳?shù)腁BS系統(tǒng)。

三、ABS的基本工作原理

控制裝置和ABS警示燈等組成，在不同的ABS系統(tǒng)中，制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)形式和工作原理往往不同，電子控制裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和控制邏輯也可能ABS通常都由車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置、電子不盡相同。

在常見的ABS系統(tǒng)中，每個(gè)車輪上各安裝一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，將有關(guān)各車輪轉(zhuǎn)速的信號(hào)輸入電子控制裝置。電子控制裝置根據(jù)各車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號(hào)對(duì)各個(gè)車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和判定，并形成相應(yīng)的控制指令。制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置主要由調(diào)壓電磁閥組成，電動(dòng)泵組成和儲(chǔ)液器等組成一個(gè)獨(dú)立的整體，通過制動(dòng)管路與制動(dòng)主缸和各制動(dòng)輪缸相連。制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置受電子控制裝置的控制，對(duì)各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。

ABS的工作過程可以分為常規(guī)制動(dòng)，制動(dòng)壓力保持制動(dòng)壓力減小和制動(dòng)壓力增大等階段。在常規(guī)制動(dòng)階段，ABS并不介入制動(dòng)壓力控制，調(diào)壓電磁閥總成中的各進(jìn)液電磁閥均不通電而處于開啟狀態(tài)，各出液電磁閥均不通電而處于關(guān)閉狀態(tài)，電動(dòng)泵也不通電運(yùn)轉(zhuǎn)，制動(dòng)主缸至各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)管路均處于溝通狀態(tài)，而各制動(dòng)輪缸至儲(chǔ)液器的制動(dòng)管路均處于封閉狀態(tài)，各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力將隨制動(dòng)主缸的輸出壓力而變化，此時(shí)的制動(dòng)過程與常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)過程完全相同。

在制動(dòng)過程中，電子控制裝置根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的車輪轉(zhuǎn)速信號(hào)判定有車輪趨于抱死時(shí)，ABS就進(jìn)入防抱制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)過程。例如，電子控制裝置判定右前輪趨于抱死時(shí)，電子控制裝置就使控制右前輪刮動(dòng)壓力的進(jìn)液電磁閥通電，使右前進(jìn)液電磁閥轉(zhuǎn)入關(guān)閉狀態(tài)，制動(dòng)主缸輸出的制動(dòng)液不再進(jìn)入右前制動(dòng)輪缸，此時(shí)，右前出液電磁閥仍末通電而處于關(guān)閉狀態(tài)，右前制動(dòng)輪缸中的制動(dòng)液也不會(huì)流出，右前制動(dòng)輪缸的刮動(dòng)壓力就保持一定，而其它末趨于抱死車輪的制動(dòng)壓力仍會(huì)隨制動(dòng)主缸輸出壓力的增大而增大；如果在右前制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力保持一定時(shí)，電子控制裝置判定右前輪仍然趨于抱死，電子控制裝置又使右前出液電磁閥也通電而轉(zhuǎn)入開啟狀態(tài)，右前制動(dòng)輪缸中的部分制動(dòng)波就會(huì)經(jīng)過處于開啟狀態(tài)的出液電磁閥流回儲(chǔ)液器，使右前制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力迅速減小右前輪的抱死趨勢(shì)將開始消除，隨著右前制動(dòng)輪缸制動(dòng)壓力的減小，右前輪會(huì)在汽車慣性力的作用下逐漸加速；當(dāng)電子控制裝置根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號(hào)判定右前輪的抱死趨勢(shì)已經(jīng)完全消除時(shí)，電子控制裝置就使右前進(jìn)液電磁閥和出液電磁閥都斷電，使進(jìn)液電磁閥轉(zhuǎn)入開啟狀態(tài)，使出液電磁閥轉(zhuǎn)入關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)也使電動(dòng)泵通電運(yùn)轉(zhuǎn)，向制動(dòng)輪缸泵輸送制動(dòng)液，由制動(dòng)主缸輸出的制動(dòng)液經(jīng)電磁閥進(jìn)入右前制動(dòng)輪缸，使右前制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力迅速增大，右前輪又開抬減速轉(zhuǎn)動(dòng)。 

ABS通過使趨于抱死車輪的制動(dòng)壓力循環(huán)往復(fù)而將趨于防抱車輪的滑動(dòng)率控制，在峰值附著系數(shù)滑動(dòng)率的附近范圍內(nèi)，直至汽車速度減小至很低或者制動(dòng)主缸的常出壓力不再使車輪趨于抱死時(shí)為止。制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)循環(huán)的頻率可達(dá)3~20HZ。在該ABS中對(duì)應(yīng)于每個(gè)制動(dòng)輪缸各有對(duì)進(jìn)液和出液電磁閥，可由電子控制裝置分別進(jìn)行控制，因此，各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力能夠被獨(dú)立地調(diào)節(jié)，從而使四個(gè)車輪都不發(fā)生制動(dòng)抱死現(xiàn)象。

盡管各種ABS的結(jié)構(gòu)形式和工作過程并不完全相同，但都是通過對(duì)趨于抱死車輪的制動(dòng)壓力進(jìn)行自適應(yīng)循環(huán)調(diào)節(jié)，來防止被控制車輪發(fā)生制動(dòng)抱死。